中水用于电厂循环冷却水补充水的可行性分析
中水用于电厂循环冷却水补充水的可行性分析 如何贴附件？ 中水的cod、硬度、碱度、ph值都合适就能用于循环水补充水 还得看中水处理后水中的氯离子含量了，至少不能大于800mg\l 上面说的不对，中水用作循环水，主要看凝结器的材料，不锈钢怕氯离子（小于300），铜怕氨氮（小于1） 本人发表的论文值得各位阅读：关键词：裕度 持续改进 调试检验 优化运行 系统配置
一、工程概述
华润协鑫（北京）热电有限公司工业污水深度处理再利用工程采用和集成系列污水处理和纯水处理两大领域的技术和工艺，技术跨度大，专业涉及面较广。经深度处理后的再生水被回用于2×75MW燃气联合循环机组运行所需的循环水补充水和锅炉补给水系统。该污水深度处理系统不再是传统意义上的环保性设施，而是一个生产必须的辅助系统。
该工程自2008年11月18日开工建设，至2009年5月18日完成调试和试生产阶段。期间由于正确处理工程设计、基建、调试和试运行几个阶段的诸多问题和难题，使整个工程实现了造价可控及运行可靠的目的，取得的工程经验具有一定的共性和借鉴意义。
1、水质概况
1.1原水水质
分析项目 分析结果 分析项目 分析结果 分析项目 分析结果
总碱度mmol/l 4-6 硫酸根ppm 30-50 CODCR 140-300
总硬度mmol/l 8-10 总P ppm ≤10 NH3-N ppm 8-20
钙离子ppm 60-100 总铁ppm 0.05 总氟ppm 2-6
浊度ppm 10-18 电导率us/cm 1800-2600 矿物油 ppm 1.4
PH 7-8 氯根ppm 600-800
1.2系统控制性水质指标
1.2.1澄清池出水
序号 项目 单位 水质控制指标
1 BOD5 mg/L ≤5
2 CODCr mg/L ≤50
3 总磷（以P计） mg/L ≤8
4、 浊度 ≤3
1.2.2细砂过滤器出水
序号 项目 单位 水质控制指标
1 SDI ≤5，期望值为≤4
2 进出口压差 MPa ≤0.08
5 游离氯 mg/L 末端0.1～0.2
1.3产水水质（反渗透产水）
序号 项目 单位 水质控制指标
1 硬度 μmol/L ≤100
2 二氧化硅 μg/L ≤100
3 导电度 μs/cm ≤200
4 氯根 mg/L ≤40
2、系统流程及出力
2.1系统流程图
2.2系统出力
设备 出力（m³/h） 设备 出力（m³/h） 设备 出力（m³/h）
曝气滤池 4×40（20℃） 澄清池 160 双介 4×40（20℃）
细砂滤器 2×80 RO膜组 2×50 （产水）
3、系统单体描述
3.1主要构筑物
序号 系统单体名称 单位 数量 尺 寸 备 注
1 曝气生物滤池 座 4 5.0X3.5X6.0 半地上钢筋砼结构
2 滤后水池 座 1 7.0×3.0×6.0 半地上钢筋砼结构
3 高效澄清池 座 1 8.0×5.0×4.7 半地上钢筋砼结构
4 接触反应水池 座 1 8.35×3.0×4.0 半地上钢筋砼结构
5 污泥贮池 座 1 5.0X3.0X3.0 半地上钢筋砼结构
6 反排水贮池 座 1 5.0X3.9X3.0 半地上钢筋砼结构
3.2主要工艺设备
一 曝气生物滤池系统 采用专利技术（专利号200720173052.4）
1 陶粒滤料 3-5mm，密度.56g/cm3，堆积密度0.89g/cm3 m3 210
2 长柄滤头 L=450mm,缝隙宽2.2mm,ABS,预埋套管150mm,调节范围0-50mm,最小可调0.4mm 个 2520
3 反冲洗水泵 Q=600m3/h,H=15m 台 1
4 曝气鼓风机 Q＝2.03m3/min,H=6.5m 台 4
5 反冲洗鼓风机 Q=6.72m3/min,H=6.5m 台 1
二 高效澄清池系统 采用专利技术（专利号200720173052.4）
1 反应池搅拌机 n=40rpm,￠3m 台 1
2 斜管 已丙共聚，间距50mm m2 20
3 回流泵（潜水泵） Q=10m3/h,H=10m 台 1
三 接触反应池
1 二级提升泵 Q=160m3/h,H=20m，卧式离心泵 台 2
四 双介质过滤器
1 双介质过滤器 处理能力40m3/h 套 4
2 石英砂滤料 0.5-1.0mm M3 8.5
3 无烟煤滤料 0.8-1.5mm M3 4.5
4 卵石垫层 2-4mm M3 2.1
5 活性炭滤料 1.5-4mm,煤质柱状碳 M3 14
五 排水储池 减少反洗水耗
1 排水储池提升泵 Q=45m3/h,H=10m，潜水泵。 台 1
六 RO系统
1 保安过滤器 SS304壳体，35芯40寸 套 2
2 静态混合器 DN150,内衬TEFLON-LINED,内件PP,L=1000mm 个 2
3 升压水泵 Q=75m3/h,H=130m 台 2
4 反渗透膜元件 8"，大通量、抗污染、低耗能 支 156
5 反渗透膜壳 8“，6芯，玻璃钢材质 支 26
4、系统原理简介
4.1污水预处理
通过曝气生物滤池的生化作用完成污水中氨氮的硝化和有机物的降解（CODCr、BOD5）；通过高效澄清池和接触反应池的澄清和加药消毒处理实现悬浮物、胶体的初步去除及碱度、铁锰、细菌学等指标的控制；通过双级过滤器的过滤吸附作用确保出水的SDI和浊度等指标达到反渗透进水要求。
以上措施均为保证反渗透装置能够长期稳定运行，可视为反渗透的预处理系统。
4.2污水脱盐
通过反渗透对污水（经预处理）进行脱盐处理，保证最终产水的总含盐量、硬度和氯根指标等满足后续工艺的水质要求。
4.3系统核心设备： 反渗透设备为整个污水系统的核心和关键设备。
二、设计阶段总结
设计阶段要特别注意系统的裕度设计，以适应污水的相对不稳定的水质情况，保证系统能够稳定和可靠的运行。
1、曝气生物滤池的裕度：主要通过增加曝气生物滤池的滤料高度和水力停留时间来保证生物滤池的极限处理能力。其中决定水力停留时间的因素主要为滤池截面积，保证COD去除稳定性的为滤层高度，同时滤池截面积和滤层高度的乘积（滤料体积）又决定了实际能够去处的COD总量（也即处理水量）。
规范高度 冗余度设计 设计水质 实际适应水质 出水水质
1.8-2.3米 2.3米 COD≤200mg/L COD≤400mg/L COD≤50mg/L
2、高密度澄清池的裕度。
所有的澄清池的设计均包含六大功能构造，即药剂混合区、搅拌区、推流区、沉淀区、澄清区和污泥处置区。
传统的机加池（在电厂应用最多）将上述功能区集合于一个整体，其药剂混合区、搅拌区、推流区空间距离较近，沉淀区采用变截面和部分污泥回流来保证沉淀效果，澄清区依靠斜板沉淀进一步提高出水的澄清度。该池结构紧凑，并全面应用了絮凝动力学的基本原理。但机加池应用也有局限性：不能适应来水浊度变化较大的水质；出水浊度相对较高；体积相对庞大（沉降区水速较低）。总之，其设计的裕度较小。
本设备单元为成熟的专利技术（专利号20082013600119），采用模块化设计和布局，将整个澄清池在空间上按功能区予以分别布置，并在每个功能区都采取了强化或优化措施，因而从总体上大大提高了澄清池的适应性和单位体积处理水量，使设计的裕度较大，出水浊度可以达到1.0以下。
这些强化措施非常有效，值得类似工程借鉴。
2.1药剂混合区：多点加药和污泥泵送回流，增加絮凝晶核，促进微小絮体快速形成。
2.2搅拌区:单独设区，搅拌空间较大，可以将更多动力转化为絮凝能，结合搅拌区内高密度的回流絮体，增加回流絮体与水中悬浮物的接触机会，促使微小絮体长大，通过该设置其出水絮体不仅颗粒大而且比较密实。
2.3推流区:增设折流板和波形板，结合PAM助凝，可使絮体发育为1-2mm的絮体团，该絮体团可在1-2分钟左右完成沉淀。
2.4絮凝沉淀区：絮体在沉淀区迅速沉淀，并形成泥阻效应(机加池一般为网捕效应)，使泥水混合物进行软过滤式的沉淀。为解决浓缩污泥的过度压缩不易排除的问题，设计了分布式穿孔排泥管。
2.5澄清区：鉴于絮凝沉淀区絮凝效率高，斜管（板）所承担的功能为去除细小的不易沉淀的少量絮体。因此设计时参照浅层过滤原理，采用小直径（50MM）斜管。
3、双级过滤器的裕度。
鉴于工业污水水质的多变性和不稳定性，本工程设计双介和细砂过滤器负荷均取下限（8m3/m2.h），有效保证了过滤器过水能力。在澄清池出水浊度小于1.0的情况下，双介质过滤器出水SDI可以达到5-6，细砂过滤器出水的SDI可以达到4-5。
4、反渗透系统的裕度。
由于反渗透工艺在国内用于纯工业污水处理上的案例不多，因此在设计时考虑了较大的冗余度，并体现在以下四个方面：
4.1采用陶氏化学公司的抗污染膜元件FILMTE BW30-365FR2。
其突出特点为FILMTEC BW30-365FR2是卷式复合膜，具有很强的抗污染性能。元件的给水通道宽34mil，比其他品牌产品宽10-20％，这使得非常容易清洗，常规化学药品就足以满足清洗的要求，这样能够保持清洗成本低廉。
4.2系统平均设计通量i取值较低，比普通装置多用70% 左右的膜件。
整个系统为单级RO，共2列，单列产水量1200m3/d，总产水量2400m3/d。每列分2段，按9：4排列，使用13个压力容器(6元件的容器)，配置BW30-365FR2（34平方米mianji ）元件78支。系统平均设计通量10GFD(17l/m2.h)，设计给水TDS（水中固体含盐量）为~1500 mg/l。
4.3采用包含加酸、阻垢剂、还原剂和杀菌剂等最保守的技术措施保证RO的安全可靠运行。
借鉴国内一些反渗透装置尽管SDI合格但仍然结垢的经验和考虑到工业污水的复杂性（如含少量磷、重金属等），增设了反渗透进水加酸装置，以提高反渗透对污水的适用性和可用率。
4.4采用变频手段，实现反渗透的更软启动。
FILMTEC BW30-365FR2通过增加膜片数和缩短膜片长显著减小了产水侧的压力损失，并使膜面上的驱动压更均匀，产水通量分布也更均匀。在此基础上，采用变频手段实现反渗透的低频启动和平滑变动运行工况，有利于启动和运行过程中对膜的保护。
三、基建阶段总结
要坚持动态的和持续改进工程原始设计，不断优化工艺条件和减低工程总造价。
1.取水口的变更和改进
原设计的取水口位于污水总管的下方约10米处，实际标高为-15米，取水口通过连通器与集水井相连通，仅建造取水沉井的费用就高达15万元。后经现场勘探，污水总管下方密布市政管线难以施工，同时发现污水总管处有一转接井，其底板已被硬化，水泥层高达40公分。因此，及时对原设计进行了变更。在实际施工中将取水沉井改在转接井处，利用转接井改造为取水槽，并对转接井的底板和四壁处作防水处理。该项变更在满足取水的情况下，节约工程费用约13万元。
2.曝气生物滤池的整体布置优化
曝气生物滤池原设计为管廊式，风机房布置在四个曝气池的中心，其基础与曝气池基础为一体化来连接，并采用相同的施工工艺，相对的加大了曝气生物滤池底板面积，加大了土建施工费用。后在施工中变更设计，将四个曝气池坐在一起，其基础做整体化处理。风机房设在曝气池的两侧，其基础按普通厂房设计。该项变更节约工程费用约8万元。
三、调试阶段总结
要坚持理论和实践的结合，以调试结果检验和完善系统设备性能。
1、曝气滤池跑料问题及解决
问题的发现:曝气生物滤池的基本功能为去除有机物，但也有较好的过滤截留功能，可以同时去除水中的悬浮物和生物膜。但在调试阶段，各方对曝气池的较强的过滤功能认识不足，以至于对曝气池由于截留大量悬浮物和生物膜造成整体板结和反洗时大量跑料的问题束手无策，延迟调试时间约半个月。
分析：经水质化验发现一般的曝气滤池使用市政污水，其水质总体偏软而结垢倾向较轻。但本工程来水为工业污水，含有大量的磷酸钙、氢氧化钙等微粒（为过饱和态），这些微粒被滤层截留后立即析出无定形的结晶体，并与生物膜相互粘连，造成滤料底板的板结。通过对滤料滤层进行剖面检查，发现厚达2.3米的滤料层中真正形成有效生物膜的滤层约为1.5米，且从滤料底板处向上依次减弱，底板处板结最为严重。
解决：在底板上部1米处设置井字形不锈钢切割网，将板结严重的1.0米层厚的滤料强行分区切割，并辅以曝气池出水面设置档料器。
效果：彻底解决了曝气池因板结而跑料问题，实现了曝气池的无人程控反洗。
2、高效澄清池沉淀效果差的问题及解决
问题的发现: 澄清池出水始终浑浊不清，并夹带有大量的絮体。在尝试了各种调试手段和广泛邀请水处理专家会诊无果的情况下，影响调试1.5个月。
分析：鉴于高密度澄清池设计特点，澄清池底部污泥密度较大和黏度较强,采用传统的排泥管无法顺畅排泥，致使澄清池内大量积泥并进一步破坏了絮凝条件。由于在设计时设计方认为该系统规模较小（没有对排泥问题予以足够重视），仅在澄清池底部设置了设计了分布式穿孔排泥管。但该排泥管孔在排泥时引起的水力扰动不足以切割粘泥层，致使排出的为大量清水。同时对澄清池的几次清理时发现底部污泥居然可以用铁锹成块挖出而不流淌散掉。
解决: 在分布式排泥管的两侧增置对称式污泥切割管（上面开有与排泥管孔对应的孔排），切割水流为外置式离心泵提供（保证必要的流量和压力）。可有效将底部粘性污泥进行水力剪切为小团泥块，并被排泥管顺畅排出。
效果:改造后仅半天就将澄清池调试合格，出水浊度基本可以达到1.0以下。
3、反渗透进水SDI值不合格的问题及解决
问题的发现：在澄清池出水浊度＜1.0，二级过滤器滤料较为干净（经反复冲洗）的情况下，反渗透进水SDI测不出。影响调试时间一周。
分析：影响反渗透进水SDI的因素主要为二级过滤器后出水残存有少量胶体和微絮凝体。由于污水水质的波动性，一次混凝很难做到高效去除水中胶体又不造成经济上浪费。因此，澄清池出水必然含有少量的胶体成分，该成分不能被过滤层去除。同时由于澄清池自身特性，其出水中也含有少量的的微絮凝体，这些微絮凝体由于浓度太低很难进一步凝聚长大，也不易被过滤器滤除。
解决：在双介质过滤器前引入二次混凝设计，将澄清池出水残余的少量胶体进行二次絮凝，并生成微絮凝体。同时巧妙利用双级过滤器（特别是细砂滤器）表层滤料的滤膜特性（膜式过滤），促使微絮凝体在滤膜表面被截留和絮凝，并进一步对滤膜进行修补。随着滤层的向下迁移，在压差允许的情况下，过滤精度越来越高，SDI值可以接近于超滤的过滤效果。
效果：改造后投用二次混凝设备，约2天完成了二级过滤器滤料的熟化（滤料挂上絮凝体），约第三天在细砂过滤器出水处首次测出了SDI值（为6.3），并逐渐稳定在4-5，最好时竟达到了2.1。，
四、生产阶段总结
本污水工程工艺设计较为大胆，又历经了艰难的调试，如何将系统科学的转入生产阶段也是一项艰巨的考验。在此过渡阶段最好采用循序渐进的方式逐步实现系统的优化运行。
1.系统运行的手动操作的必要性
本工程设计为半自动和远程监控功能，但原化**行人员由于未脱产学习，对该系统掌握比较生疏。因此在系统接运后，一方面积极开展现场培训，一方面要求运行人员手动操作系统设备，在运行中强化对系统的理解和认识。事实证明，经过2个月的手动操作后，运行人员才对程控条件有了深入的理解，避免了误操作，保证了系统的安全运行。
2.系统的原始运行数据的整理和保留
该点对反渗透设备尤为重要。我们保留了反渗透设备运行以来的所有数据。并截取3个时段的数据对比说明：
2.1调试阶段
#1反渗透投用第一天（新膜，无代表性）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
40 68 46.8 0.08/0.09 68.8 731 12
#2反渗透投用第一天（新膜，无代表性）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
40 70.5 50.1 0.10/0.12 71.06 774 10
#1反渗透投用第三天（正常状态，可作原始值）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 67 49.9 0.12/0.12 74.2 746 12
#2反渗透投用第三天（正常状态，可作原始值）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 68.5 48.6 0.10/0.16 70.94 686 9
2.2运行一个月(排除水温降低因素，变化不大，表明该工程基本成功)
#1反渗透
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 73.9 52.8 0.10/0.22 74.2 680 9
#2反渗透
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 71.3 48.6 0.12/0.24 68.1 779 12
3、反渗透设备定期解体检查的必要性
由于反渗透原水为污水，含盐量变化较大；再加上污水水温随季节的变化而变化；同时加上污水预处理系统的不稳定性（SDI基本为4-5，有时会在5以上），因此反渗透的各项数据较不稳定。只能从反渗透的长期运行参数的变化趋势（需要标准化）和定期解体检查膜状态才能确切判断反渗透的具体运行和污堵结垢情况，并且后者更重要。污水系统投运后，经多次解体抽膜称重检查，发现反渗透膜没有增重现象，且外观比较整洁，可以判定反渗透装置运行正常，基本没有结垢和长生物粘膜。
4、工业污水制成RO产水的实际直接成本
在保证系统安全运行的前提下，我司大概用了2个月才逐渐达到设计工况下的运行。期间通过反复的运行工况调整和多达10余项的技改，最终实现了系统的经济运行。经测算，系统在设计工况下反渗透产水的直接成本为2.34元/吨。具体构成如下表：
药剂费用 电的费用 清洗费用 膜折旧 滤料更新 过滤芯更换 累计
0.55 0.875 0.138 0.70 =0.02 0.06 2.34
五、关于系统配置的思考和建议
1、曝气生物滤池+澄清池+双级过滤器能否被MBR取代的问题。
曝气生物滤池+澄清池+双级过滤器基本适用于工业污水的深度处理。但双级过滤器出水的稳定性和品质不如超滤。因此，建议在以后的工业污水深度处理再利用工程中，采用曝气生物滤池+澄清池+ 双介过滤器+超滤的预处理工艺。
至于直接采用浸没式MBR取代以上两种污水深度处理工艺，在可靠性上和经济上均不合算。其最主要的原因为浸没式膜丝易被污水中的各类杂质（胶体、絮凝体、结垢性微粒、细菌胶团体等）污堵、硬化和分解，因而断丝严重，更换费用高。
2、SDI值是否必须达到小于4才能保证反渗透的安全运行。
本工程的实践表明，SDI值对反渗透系统较为重要，但并不意味着SDI值必须达到小于4才能保证反渗透的安全运行。随着膜技术的进步，反渗透膜的抗污染性和耐洗性越来越强。SDI值的控制，应在综合考虑原水的性质、膜的特性、预处理系统的运行经济性等基础上予以确定。因此，我司反渗透进水的SDI条件已经放宽为小于5.0。 说的不全面，请参阅本人论文;
关键词：裕度 持续改进 调试检验 优化运行 系统配置
一、工程概述
华润协鑫（北京）热电有限公司工业污水深度处理再利用工程采用和集成系列污水处理和纯水处理两大领域的技术和工艺，技术跨度大，专业涉及面较广。经深度处理后的再生水被回用于2×75MW燃气联合循环机组运行所需的循环水补充水和锅炉补给水系统。该污水深度处理系统不再是传统意义上的环保性设施，而是一个生产必须的辅助系统。
该工程自2008年11月18日开工建设，至2009年5月18日完成调试和试生产阶段。期间由于正确处理工程设计、基建、调试和试运行几个阶段的诸多问题和难题，使整个工程实现了造价可控及运行可靠的目的，取得的工程经验具有一定的共性和借鉴意义。
1、水质概况
1.1原水水质
分析项目 分析结果 分析项目 分析结果 分析项目 分析结果
总碱度mmol/l 4-6 硫酸根ppm 30-50 CODCR 140-300
总硬度mmol/l 8-10 总P ppm ≤10 NH3-N ppm 8-20
钙离子ppm 60-100 总铁ppm 0.05 总氟ppm 2-6
浊度ppm 10-18 电导率us/cm 1800-2600 矿物油 ppm 1.4
PH 7-8 氯根ppm 600-800
1.2系统控制性水质指标
1.2.1澄清池出水
序号 项目 单位 水质控制指标
1 BOD5 mg/L ≤5
2 CODCr mg/L ≤50
3 总磷（以P计） mg/L ≤8
4、 浊度 ≤3
1.2.2细砂过滤器出水
序号 项目 单位 水质控制指标
1 SDI ≤5，期望值为≤4
2 进出口压差 MPa ≤0.08
5 游离氯 mg/L 末端0.1～0.2
1.3产水水质（反渗透产水）
序号 项目 单位 水质控制指标
1 硬度 μmol/L ≤100
2 二氧化硅 μg/L ≤100
3 导电度 μs/cm ≤200
4 氯根 mg/L ≤40
2、系统流程及出力
2.1系统流程图
2.2系统出力
设备 出力（m³/h） 设备 出力（m³/h） 设备 出力（m³/h）
曝气滤池 4×40（20℃） 澄清池 160 双介 4×40（20℃）
细砂滤器 2×80 RO膜组 2×50 （产水）
3、系统单体描述
3.1主要构筑物
序号 系统单体名称 单位 数量 尺 寸 备 注
1 曝气生物滤池 座 4 5.0X3.5X6.0 半地上钢筋砼结构
2 滤后水池 座 1 7.0×3.0×6.0 半地上钢筋砼结构
3 高效澄清池 座 1 8.0×5.0×4.7 半地上钢筋砼结构
4 接触反应水池 座 1 8.35×3.0×4.0 半地上钢筋砼结构
5 污泥贮池 座 1 5.0X3.0X3.0 半地上钢筋砼结构
6 反排水贮池 座 1 5.0X3.9X3.0 半地上钢筋砼结构
3.2主要工艺设备
一 曝气生物滤池系统 采用专利技术（专利号200720173052.4）
1 陶粒滤料 3-5mm，密度.56g/cm3，堆积密度0.89g/cm3 m3 210
2 长柄滤头 L=450mm,缝隙宽2.2mm,ABS,预埋套管150mm,调节范围0-50mm,最小可调0.4mm 个 2520
3 反冲洗水泵 Q=600m3/h,H=15m 台 1
4 曝气鼓风机 Q＝2.03m3/min,H=6.5m 台 4
5 反冲洗鼓风机 Q=6.72m3/min,H=6.5m 台 1
二 高效澄清池系统 采用专利技术（专利号200720173052.4）
1 反应池搅拌机 n=40rpm,￠3m 台 1
2 斜管 已丙共聚，间距50mm m2 20
3 回流泵（潜水泵） Q=10m3/h,H=10m 台 1
三 接触反应池
1 二级提升泵 Q=160m3/h,H=20m，卧式离心泵 台 2
四 双介质过滤器
1 双介质过滤器 处理能力40m3/h 套 4
2 石英砂滤料 0.5-1.0mm M3 8.5
3 无烟煤滤料 0.8-1.5mm M3 4.5
4 卵石垫层 2-4mm M3 2.1
5 活性炭滤料 1.5-4mm,煤质柱状碳 M3 14
五 排水储池 减少反洗水耗
1 排水储池提升泵 Q=45m3/h,H=10m，潜水泵。 台 1
六 RO系统
1 保安过滤器 SS304壳体，35芯40寸 套 2
2 静态混合器 DN150,内衬TEFLON-LINED,内件PP,L=1000mm 个 2
3 升压水泵 Q=75m3/h,H=130m 台 2
4 反渗透膜元件 8"，大通量、抗污染、低耗能 支 156
5 反渗透膜壳 8“，6芯，玻璃钢材质 支 26
4、系统原理简介
4.1污水预处理
通过曝气生物滤池的生化作用完成污水中氨氮的硝化和有机物的降解（CODCr、BOD5）；通过高效澄清池和接触反应池的澄清和加药消毒处理实现悬浮物、胶体的初步去除及碱度、铁锰、细菌学等指标的控制；通过双级过滤器的过滤吸附作用确保出水的SDI和浊度等指标达到反渗透进水要求。
以上措施均为保证反渗透装置能够长期稳定运行，可视为反渗透的预处理系统。
4.2污水脱盐
通过反渗透对污水（经预处理）进行脱盐处理，保证最终产水的总含盐量、硬度和氯根指标等满足后续工艺的水质要求。
4.3系统核心设备： 反渗透设备为整个污水系统的核心和关键设备。
二、设计阶段总结
设计阶段要特别注意系统的裕度设计，以适应污水的相对不稳定的水质情况，保证系统能够稳定和可靠的运行。
1、曝气生物滤池的裕度：主要通过增加曝气生物滤池的滤料高度和水力停留时间来保证生物滤池的极限处理能力。其中决定水力停留时间的因素主要为滤池截面积，保证COD去除稳定性的为滤层高度，同时滤池截面积和滤层高度的乘积（滤料体积）又决定了实际能够去处的COD总量（也即处理水量）。
规范高度 冗余度设计 设计水质 实际适应水质 出水水质
1.8-2.3米 2.3米 COD≤200mg/L COD≤400mg/L COD≤50mg/L
2、高密度澄清池的裕度。
所有的澄清池的设计均包含六大功能构造，即药剂混合区、搅拌区、推流区、沉淀区、澄清区和污泥处置区。
传统的机加池（在电厂应用最多）将上述功能区集合于一个整体，其药剂混合区、搅拌区、推流区空间距离较近，沉淀区采用变截面和部分污泥回流来保证沉淀效果，澄清区依靠斜板沉淀进一步提高出水的澄清度。该池结构紧凑，并全面应用了絮凝动力学的基本原理。但机加池应用也有局限性：不能适应来水浊度变化较大的水质；出水浊度相对较高；体积相对庞大（沉降区水速较低）。总之，其设计的裕度较小。
本设备单元为成熟的专利技术（专利号20082013600119），采用模块化设计和布局，将整个澄清池在空间上按功能区予以分别布置，并在每个功能区都采取了强化或优化措施，因而从总体上大大提高了澄清池的适应性和单位体积处理水量，使设计的裕度较大，出水浊度可以达到1.0以下。
这些强化措施非常有效，值得类似工程借鉴。
2.1药剂混合区：多点加药和污泥泵送回流，增加絮凝晶核，促进微小絮体快速形成。
2.2搅拌区:单独设区，搅拌空间较大，可以将更多动力转化为絮凝能，结合搅拌区内高密度的回流絮体，增加回流絮体与水中悬浮物的接触机会，促使微小絮体长大，通过该设置其出水絮体不仅颗粒大而且比较密实。
2.3推流区:增设折流板和波形板，结合PAM助凝，可使絮体发育为1-2mm的絮体团，该絮体团可在1-2分钟左右完成沉淀。
2.4絮凝沉淀区：絮体在沉淀区迅速沉淀，并形成泥阻效应(机加池一般为网捕效应)，使泥水混合物进行软过滤式的沉淀。为解决浓缩污泥的过度压缩不易排除的问题，设计了分布式穿孔排泥管。
2.5澄清区：鉴于絮凝沉淀区絮凝效率高，斜管（板）所承担的功能为去除细小的不易沉淀的少量絮体。因此设计时参照浅层过滤原理，采用小直径（50MM）斜管。
3、双级过滤器的裕度。
鉴于工业污水水质的多变性和不稳定性，本工程设计双介和细砂过滤器负荷均取下限（8m3/m2.h），有效保证了过滤器过水能力。在澄清池出水浊度小于1.0的情况下，双介质过滤器出水SDI可以达到5-6，细砂过滤器出水的SDI可以达到4-5。
4、反渗透系统的裕度。
由于反渗透工艺在国内用于纯工业污水处理上的案例不多，因此在设计时考虑了较大的冗余度，并体现在以下四个方面：
4.1采用陶氏化学公司的抗污染膜元件FILMTE BW30-365FR2。
其突出特点为FILMTEC BW30-365FR2是卷式复合膜，具有很强的抗污染性能。元件的给水通道宽34mil，比其他品牌产品宽10-20％，这使得非常容易清洗，常规化学药品就足以满足清洗的要求，这样能够保持清洗成本低廉。
4.2系统平均设计通量i取值较低，比普通装置多用70% 左右的膜件。
整个系统为单级RO，共2列，单列产水量1200m3/d，总产水量2400m3/d。每列分2段，按9：4排列，使用13个压力容器(6元件的容器)，配置BW30-365FR2（34平方米mianji ）元件78支。系统平均设计通量10GFD(17l/m2.h)，设计给水TDS（水中固体含盐量）为~1500 mg/l。
4.3采用包含加酸、阻垢剂、还原剂和杀菌剂等最保守的技术措施保证RO的安全可靠运行。
借鉴国内一些反渗透装置尽管SDI合格但仍然结垢的经验和考虑到工业污水的复杂性（如含少量磷、重金属等），增设了反渗透进水加酸装置，以提高反渗透对污水的适用性和可用率。
4.4采用变频手段，实现反渗透的更软启动。
FILMTEC BW30-365FR2通过增加膜片数和缩短膜片长显著减小了产水侧的压力损失，并使膜面上的驱动压更均匀，产水通量分布也更均匀。在此基础上，采用变频手段实现反渗透的低频启动和平滑变动运行工况，有利于启动和运行过程中对膜的保护。
三、基建阶段总结
要坚持动态的和持续改进工程原始设计，不断优化工艺条件和减低工程总造价。
1.取水口的变更和改进
原设计的取水口位于污水总管的下方约10米处，实际标高为-15米，取水口通过连通器与集水井相连通，仅建造取水沉井的费用就高达15万元。后经现场勘探，污水总管下方密布市政管线难以施工，同时发现污水总管处有一转接井，其底板已被硬化，水泥层高达40公分。因此，及时对原设计进行了变更。在实际施工中将取水沉井改在转接井处，利用转接井改造为取水槽，并对转接井的底板和四壁处作防水处理。该项变更在满足取水的情况下，节约工程费用约13万元。
2.曝气生物滤池的整体布置优化
曝气生物滤池原设计为管廊式，风机房布置在四个曝气池的中心，其基础与曝气池基础为一体化来连接，并采用相同的施工工艺，相对的加大了曝气生物滤池底板面积，加大了土建施工费用。后在施工中变更设计，将四个曝气池坐在一起，其基础做整体化处理。风机房设在曝气池的两侧，其基础按普通厂房设计。该项变更节约工程费用约8万元。
三、调试阶段总结
要坚持理论和实践的结合，以调试结果检验和完善系统设备性能。
1、曝气滤池跑料问题及解决
问题的发现:曝气生物滤池的基本功能为去除有机物，但也有较好的过滤截留功能，可以同时去除水中的悬浮物和生物膜。但在调试阶段，各方对曝气池的较强的过滤功能认识不足，以至于对曝气池由于截留大量悬浮物和生物膜造成整体板结和反洗时大量跑料的问题束手无策，延迟调试时间约半个月。
分析：经水质化验发现一般的曝气滤池使用市政污水，其水质总体偏软而结垢倾向较轻。但本工程来水为工业污水，含有大量的磷酸钙、氢氧化钙等微粒（为过饱和态），这些微粒被滤层截留后立即析出无定形的结晶体，并与生物膜相互粘连，造成滤料底板的板结。通过对滤料滤层进行剖面检查，发现厚达2.3米的滤料层中真正形成有效生物膜的滤层约为1.5米，且从滤料底板处向上依次减弱，底板处板结最为严重。
解决：在底板上部1米处设置井字形不锈钢切割网，将板结严重的1.0米层厚的滤料强行分区切割，并辅以曝气池出水面设置档料器。
效果：彻底解决了曝气池因板结而跑料问题，实现了曝气池的无人程控反洗。
2、高效澄清池沉淀效果差的问题及解决
问题的发现: 澄清池出水始终浑浊不清，并夹带有大量的絮体。在尝试了各种调试手段和广泛邀请水处理专家会诊无果的情况下，影响调试1.5个月。
分析：鉴于高密度澄清池设计特点，澄清池底部污泥密度较大和黏度较强,采用传统的排泥管无法顺畅排泥，致使澄清池内大量积泥并进一步破坏了絮凝条件。由于在设计时设计方认为该系统规模较小（没有对排泥问题予以足够重视），仅在澄清池底部设置了设计了分布式穿孔排泥管。但该排泥管孔在排泥时引起的水力扰动不足以切割粘泥层，致使排出的为大量清水。同时对澄清池的几次清理时发现底部污泥居然可以用铁锹成块挖出而不流淌散掉。
解决: 在分布式排泥管的两侧增置对称式污泥切割管（上面开有与排泥管孔对应的孔排），切割水流为外置式离心泵提供（保证必要的流量和压力）。可有效将底部粘性污泥进行水力剪切为小团泥块，并被排泥管顺畅排出。
效果:改造后仅半天就将澄清池调试合格，出水浊度基本可以达到1.0以下。
3、反渗透进水SDI值不合格的问题及解决
问题的发现：在澄清池出水浊度＜1.0，二级过滤器滤料较为干净（经反复冲洗）的情况下，反渗透进水SDI测不出。影响调试时间一周。
分析：影响反渗透进水SDI的因素主要为二级过滤器后出水残存有少量胶体和微絮凝体。由于污水水质的波动性，一次混凝很难做到高效去除水中胶体又不造成经济上浪费。因此，澄清池出水必然含有少量的胶体成分，该成分不能被过滤层去除。同时由于澄清池自身特性，其出水中也含有少量的的微絮凝体，这些微絮凝体由于浓度太低很难进一步凝聚长大，也不易被过滤器滤除。
解决：在双介质过滤器前引入二次混凝设计，将澄清池出水残余的少量胶体进行二次絮凝，并生成微絮凝体。同时巧妙利用双级过滤器（特别是细砂滤器）表层滤料的滤膜特性（膜式过滤），促使微絮凝体在滤膜表面被截留和絮凝，并进一步对滤膜进行修补。随着滤层的向下迁移，在压差允许的情况下，过滤精度越来越高，SDI值可以接近于超滤的过滤效果。
效果：改造后投用二次混凝设备，约2天完成了二级过滤器滤料的熟化（滤料挂上絮凝体），约第三天在细砂过滤器出水处首次测出了SDI值（为6.3），并逐渐稳定在4-5，最好时竟达到了2.1。，
四、生产阶段总结
本污水工程工艺设计较为大胆，又历经了艰难的调试，如何将系统科学的转入生产阶段也是一项艰巨的考验。在此过渡阶段最好采用循序渐进的方式逐步实现系统的优化运行。
1.系统运行的手动操作的必要性
本工程设计为半自动和远程监控功能，但原化**行人员由于未脱产学习，对该系统掌握比较生疏。因此在系统接运后，一方面积极开展现场培训，一方面要求运行人员手动操作系统设备，在运行中强化对系统的理解和认识。事实证明，经过2个月的手动操作后，运行人员才对程控条件有了深入的理解，避免了误操作，保证了系统的安全运行。
2.系统的原始运行数据的整理和保留
该点对反渗透设备尤为重要。我们保留了反渗透设备运行以来的所有数据。并截取3个时段的数据对比说明：
2.1调试阶段
#1反渗透投用第一天（新膜，无代表性）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
40 68 46.8 0.08/0.09 68.8 731 12
#2反渗透投用第一天（新膜，无代表性）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
40 70.5 50.1 0.10/0.12 71.06 774 10
#1反渗透投用第三天（正常状态，可作原始值）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 67 49.9 0.12/0.12 74.2 746 12
#2反渗透投用第三天（正常状态，可作原始值）
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 68.5 48.6 0.10/0.16 70.94 686 9
2.2运行一个月(排除水温降低因素，变化不大，表明该工程基本成功)
#1反渗透
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 73.9 52.8 0.10/0.22 74.2 680 9
#2反渗透
高压泵频率 进水水量 产水水量 段间压差 产水率 进水水质
（Cl-，mg/L） 产水水质
（Cl-，mg/L）
45 71.3 48.6 0.12/0.24 68.1 779 12
3、反渗透设备定期解体检查的必要性
由于反渗透原水为污水，含盐量变化较大；再加上污水水温随季节的变化而变化；同时加上污水预处理系统的不稳定性（SDI基本为4-5，有时会在5以上），因此反渗透的各项数据较不稳定。只能从反渗透的长期运行参数的变化趋势（需要标准化）和定期解体检查膜状态才能确切判断反渗透的具体运行和污堵结垢情况，并且后者更重要。污水系统投运后，经多次解体抽膜称重检查，发现反渗透膜没有增重现象，且外观比较整洁，可以判定反渗透装置运行正常，基本没有结垢和长生物粘膜。
4、工业污水制成RO产水的实际直接成本
在保证系统安全运行的前提下，我司大概用了2个月才逐渐达到设计工况下的运行。期间通过反复的运行工况调整和多达10余项的技改，最终实现了系统的经济运行。经测算，系统在设计工况下反渗透产水的直接成本为2.34元/吨。具体构成如下表：
药剂费用 电的费用 清洗费用 膜折旧 滤料更新 过滤芯更换 累计
0.55 0.875 0.138 0.70 =0.02 0.06 2.34
五、关于系统配置的思考和建议
1、曝气生物滤池+澄清池+双级过滤器能否被MBR取代的问题。
曝气生物滤池+澄清池+双级过滤器基本适用于工业污水的深度处理。但双级过滤器出水的稳定性和品质不如超滤。因此，建议在以后的工业污水深度处理再利用工程中，采用曝气生物滤池+澄清池+ 双介过滤器+超滤的预处理工艺。
至于直接采用浸没式MBR取代以上两种污水深度处理工艺，在可靠性上和经济上均不合算。其最主要的原因为浸没式膜丝易被污水中的各类杂质（胶体、絮凝体、结垢性微粒、细菌胶团体等）污堵、硬化和分解，因而断丝严重，更换费用高。
2、SDI值是否必须达到小于4才能保证反渗透的安全运行。
本工程的实践表明，SDI值对反渗透系统较为重要，但并不意味着SDI值必须达到小于4才能保证反渗透的安全运行。随着膜技术的进步，反渗透膜的抗污染性和耐洗性越来越强。SDI值的控制，应在综合考虑原水的性质、膜的特性、预处理系统的运行经济性等基础上予以确定。因此，我司反渗透进水的SDI条件已经放宽为小于5.0。
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